研究目的
研究吸收线选择对高温火焰层析结果的影响。
研究成果
研究表明,谱线选择对火焰层析成像的精确可靠重建至关重要。在相同噪声水平下,合理选择谱线对可使重建不确定性降低25%。推荐使用4029.524 cm–1和4030.729 cm–1跃迁谱线对进行1000-3000 K温度层析,而300-1000 K温度范围可采用7185.597 cm–1和7444.352 cm–1的水分子谱线。
研究不足
该研究仅限于轴对称层流火焰,并聚焦于H2O吸收跃迁。文中指出流动波动对吸收测量的影响以及非均匀场信号Voigt拟合过程的进一步改进需求为未来研究方向。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用数值模拟与实验相结合的方法,探究吸收谱线选择对高温火焰层析结果的影响。通过不同组合的红外H2O吸收跃迁,结合Tikhonov正则化Abel反演技术,重建平面火焰中温度与H2O浓度的径向分布。
2:样本选择与数据来源:
研究聚焦于McKenna燃烧器产生的层流预混CH4/空气火焰(当量比Φ=0.95)。进气条件为甲烷1.5 L/min、空气15 L/min,火焰通过20 L/min环形氮气流进行稳定?;?。
3:95)。进气条件为甲烷5 L/min、空气15 L/min,火焰通过20 L/min环形氮气流进行稳定保护。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:使用中心波长分别为2.5 μm(Nanoplus)和1.4 μm(69sensor,武汉)的分布式反?。―FB)激光器作为光源。其他设备包括二向色镜(Thorlabs,DM SP1000)、低噪声激光驱动器(Wavelength Electronics)、窄带滤光片(Spectrogon,NB-2470-50nm;Thorlabs,FB1400-12)以及双通道数据采集卡(NI,PCI-6110)。
4:5 μm(Nanoplus)和4 μm(69sensor,武汉)的分布式反?。―FB)激光器作为光源。其他设备包括二向色镜(Thorlabs,DM SP1000)、低噪声激光驱动器(Wavelength Electronics)、窄带滤光片(Spectrogon,NB-2470-50nm;Thorlabs,FB1400-12)以及双通道数据采集卡(NI,PCI-6110)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:准直激光束经二向色镜在火焰前后合束与分束。激光器由提供2 kHz三角波扫描信号的低噪声驱动器控制,通过Voigt轮廓拟合获取积分吸光度。
5:数据分析方法:
采用Tikhonov正则化Abel反演获得重建积分吸收系数,正则化参数λ通过L曲线法自动确定。
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Dichroic mirror
DM SP1000
Thorlabs
Merging and separating laser beams
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Narrow bandpass filter
NB-2470-50nm
Spectrogon
Minimizing flame radiation
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Narrow bandpass filter
FB1400-12
Thorlabs
Minimizing flame radiation
-
DFB laser
2.5 μm
Nanoplus
Laser source for absorption spectroscopy
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DFB laser
1.4 μm
69sensor, Wuhan
Laser source for absorption spectroscopy
暂无现货
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Laser driver
Wavelength Electronics
Controlling DFB lasers
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DAQ card
PCI-6110
NI
Data acquisition
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